Pascal ne put achever, avant de mourir, son travail théologique le plus important : un examen soutenu et logique de la défense de la foi chrétienne, avec pour titre original Apologie de la religion chrétienne.
Après sa mort, de nombreuses feuilles de papier ont été trouvées lors du tri de ses effets personnels, sur lesquelles étaient notées des pensées isolées, feuilles regroupées en liasses dans un ordre provisoire mais parlant. La première version de ces notes éparses est imprimée en 1670 sous le titre Pensées de M. Pascal sur la religion et sur quelques autres sujets. Elles sont devenues très vite un classique. Parce que ses amis et les disciples de Port-Royal étaient conscients que ces « pensées » fragmentaires pouvaient mener au scepticisme plutôt qu’à la piété, ils ont caché les pensées sceptiques et ont modifié une partie du reste, de peur que le roi ou l’église n’en prenne offense alors que la persécution de Port-Royal avait cessé, et les rédacteurs ne souhaitaient pas une reprise de la polémique. Il a fallu attendre le XIXe siècle pour que les Pensées soient publiées complètement et avec le texte d’origine, tirées de l'oubli et éditées par le philosophe Victor Cousin.
Les Pensées de Pascal sont largement considérées comme une des pièces maîtresses et une étape de la littérature française. En présentant ses observations sur un chapitre, Sainte-Beuve considérait ces pages comme les plus fines de la langue française. Will Durant, dans son onzième volume de l’Histoire des civilisations, le juge comme « le livre le plus éloquent en français ». Dans les Pensées, Pascal présente plusieurs paradoxes philosophiques : infini et néant, foi et raison, âme et matière, mort et vie, sens et vanité -- apparemment n’arrivant à aucune conclusion définitive sans l’appui de l’humilité et de la grâce. En les rassemblant, il développe le pari de